[发明专利]基于新型趋近律滑模控制器的智能收获机转向控制方法

权利要求书

1.基于新型趋近律滑模控制器的智能收获机转向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过标定试验，确定收获机转向系统的延迟系数τ和系统常量增益分量k_con，依据经验设计系统时变增益分量k_t；取k_t＝0.1×m_t，m_t为每秒进入粮仓的粮食质量；

(2)建立收获机转向系统模型x₁＝θ_n为当前收获机转向角度，系统增益k_s＝k_con+k_t，dK为转向系统上的非线性干扰，取值范围为(-η_K,η_K)，d为其他干扰，取值范围为(-η_d,η_d)；

(3)在当前k时刻，利用双天线卫星接收机获取收获机的位置和航向角，计算收获机与期望路径的距离偏差d_e(k)和航向偏差y_e(k)，通过纯追踪路径跟踪算法解算期望航向角θ_d(k)；

(4)利用角度传感器实时采集收获机k+h时刻转向角度θ_n(k+h)，h＝0,1,…,Δk-1,Δk为卫星接收机数据采集时间间隔；求解当前收获机转向误差θ_e(k+h)，θ_e(k+h)＝θ_d(k+h)-θ_n(k+h)，计算切换函数s(k+h)，c＞0取0.5，求解趋近律函数值

具体包括如下步骤：

(4.1)利用角度传感器实时采集收获机k+h时刻转向角度θ_n(k+h)，h＝0,1,…,Δk-1；

(4.2)求解当前收获机转向误差θ_e(k+h)，θ_e(k+h)＝θ_d(k+h)-θ_n(k+h)；

(4.3)计算切换函数s(k+h)，

(4.4)求解趋近律函数值Φ(s(k+h))＝η+γ(1+|s(k+h)|^1-α/μ)^-1，k为趋近律系数，取0.5，0＜α＜1取0.3，sgn(·)为符号函数，η＞0取0.3，γ＞0取0.5，需满足η+γ＜1，μ＝σ|s₀|^1-α，σ＞0取0.1；

(5)依据趋近律函数值计算控制量u(k+h)并输入至驱动模块，驱动收获机转向系统进行转动，实现收获机的转向跟踪控制。

2.根据权利要求1所述的基于新型趋近律滑模控制器的智能收获机转向控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，计算期望航向角包括如下步骤：

(3.1)计算k时刻收获机与期望路径的距离偏差d_e(k)：

k时刻利用卫星导航系统获取收获机的位置(x_h(k),y_h(k))；

计算d_e(k)：Ax+By+C＝0为期望路径的数学模型，|·|为绝对值函数；

(3.2)计算k时刻收获机与期望路径的航向偏差y_e(k)：

k时刻利用卫星导航系统获取收获机的航向；

计算y_e(k)：y_e(k)＝y_d(k)-y_n(k)，y_d(k)为期望路径的航向；

(3.3)计算期望航向角θ_d(k)，计收获机前后轮轴距为L，前视距离为L_d，取L_d＝4m，计算

3.根据权利要求1所述的基于新型趋近律滑模控制器的智能收获机转向控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中，控制量u(k+h)计算公式如下：